Química Inorgânica Purificação e abrandamento da água

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Experimental, resultados e discussão
Tratamento da água
Utilizando-se dois béqueres de 250mL, colocou-se 100mL de água suja em cada um. Em um deles foi adicionado 10 mL de solução de sulfato de alumínio 10%, e posteriormente 10mL de solução de hidróxido de sódio 2%. Foram agitados os béqueres e em seguida colocados em repouso por aproximadamente 5 minutos. Após o repouso comparou-se os dois sistemas obtidos, verificou-se que no béquer utilizado para comparação (contendo apenas água suja) se manteve inalterado enquanto o outro (com soluções de Al2(SO4)3 e NaOH) foi constatado que a maioria dos detritos e sujeiras contidas na água foram se aglomerando e decantando para o fundo do béquer, formando um sistema heterogêneo bem visível. Com o auxílio de um funil de vidro e um papel de filtro, filtrou-se a água (sobrenadante) do béquer no qual se fez o tratamento e em seguida foi adicionada uma gota de solução de hipoclorito de sódio. Jogou-se o retido no papel filtro no lixo e a água filtrada na pia. 
As etapas feitas no procedimento simulam um tratamento de água. Quando foi adicionada solução de sulfato de alumínio (aglutinante) no béquer foi simulada a etapa de Coagulação, esta substância serve para aglomerar (juntar) partículas sólidas que se encontram na água como, por exemplo, a argila. As partículas sólidas se aglutinam em flocos maiores. Após a aglomeração, entra a ação do hidróxido de sódio que reage com o sulfato de alumínio formando o hidróxido de alumínio e Na2SO4, o Al(OH)3 como é insolúvel e gelatinosa em água ele ajuda a carregar as impurezas (que são mais densas que a água) para o fundo do recipiente por meio da ação da gravidade separando-se parcialmente da água, essa etapa é chamada de Decantação.
A reação de Al2(SO4)3 e NaOH pode ser representada pela seguinte equação química: Al2(SO4)3(aq) + 6NaOH(aq) --> 2Al(OH)3(s) + 3Na2SO4(aq)
 Em seguida foi feita a Filtração, porém substituindo os filtros de carvão, areia e pedras por um papel filtro, nessa etapa as impurezas pequenas ficam retidas no filtro. Após filtrar o sistema foi adicionado hipoclorito de sódio simulando a Cloração que é a etapa com o objetivo de eliminar os microorganismos causadores de doenças. As etapas de correção de pH e fluoretação não foram feitas, mas consistem em adição de certa quantidade de cal hidratada ou de carbonato de sódio se a água estiver ácida e ácido fluorosilícico para prevenir a formação de cárie dentária em crianças.
Verificação da dureza da água e métodos de abrandamento
Procedimento A (Teste de dureza)
Adicionou-se 1mL de solução alcoólica de sabão em um tubo de ensaio tubo contendo 10mL de água destilada e em outro contendo com 10mL de água dura (água dura é aquela que tem maior concentração de sais de cálcio e magnésio). Agitaram-se fortemente os tubos e observaram-se os resultados, comparando-os.
Verificou-se que no tubo contendo água destilada, houve a formação de espuma, enquanto que no tubo contendo água dura percebeu-se a formação de pouca espuma e turvação, o que indica a produção de um produto insolúvel. Em seguida descartaram-se os produtos formados na pia. 
A reação que acontece com sabão e íons de cálcio e magnésio pode ser representada pelas seguintes equações químicas: 
Ca+2(aq) + 2 C18H35O2-(aq) → Ca(C18H35O2)2(s)
Mg+2(aq) + 2 C18H35O2-(aq) → Mg(C18H35O2)2(s)
Os íons presentes no meio (Ca2+ e Mg2+) reagem com o sabão alcoólico tendo a formação de compostos insolúveis em água, isso faz diminuir a concentração do sabão e seu poder de produção de espuma, isso explica porque houve pouca formação espuma no tubo contendo água dura.
Obs: Nas pesquisas realizadas não foi possível encontrar a fórmula molecular do sabão alcoólico utilizado na prática, e foi usada na representação da reação a seguinte fórmula molecular: C18H35O2-, contendo 18 carbonos em sua estrutura.
Procedimento B (Eliminação da dureza da água)
Colocou-se 10mL de água dura em um béquer e em seguida adicionou-se solução de carbonato de sódio (Na2CO3) até não haver mais precipitação. Filtrou-se o sistema obtido com o auxílio de um funil de vidro e um papel filtro. Com o filtrado obtido repetiu-se o processo do procedimento A, em seguida foi comparado os resultados.
Após a adição de Na2CO3 observou-se a formação de precipitado branco, que são explicados pelas seguintes equações químicas:
Ca+2(aq) + Na2CO3(aq) → 2 Na+(aq) + CaCO3(s)
Mg2+(aq) + Na2CO3(aq) → 2 Na+(aq) + MgCO3(s)
Os íons Ca2+ e Mg2+ presentes na água dura reagem com o Na2CO3 formando sais insolúveis em água. Esse processo é chamado de abrandamento, consiste na retirada dos íons Ca2+ e Mg2+, no qual pode ser feita de duas formas, ou por precipitação química como feita no procedimento (utilizada para concentração de elevada dureza) ou por troca catiônica (indicados para concentração de dureza baixa). 
Geralmente no processo de abrandamento por precipitação química, é adicionada CaO (cal) e Na2CO3, A cal é utilizada para elevar o pH da água fornecendo a alcalinidade necessária, enquanto o carbonato de sódio pode fornecer a alcalinidade para a reação e também os íons carbonato necessários.
Enquanto no abrandamento por troca catiônica, consiste em fazer a água atravessar uma resina catiônica que captura os íons Ca2+ e Mg2+,substituindo-os por íons que formarão compostos solúveis e não prejudiciais ao homem, tal como o Na+. No final do processo a resina é regenerada e a dureza total tem que estar na faixa de 0 a 30ppm.
Após filtrar o sistema foram repetidas as etapas do procedimento A e constatado a formação de espuma e uma pequena quantidade de turvação, comprovando que o método de abrandamento utilizado (precipitação química), reduziu as quantidades de íons Ca2+ e Mg2+ na água.
Descartou-se a água na pia e os sólidos formados no lixo.
Procedimento C (Teste de tipo de dureza)
Foi aquecido até a ebulição, 10mL de água dura observando atentamente, constatou-se que nenhum precipitado foi formado, concluindo que a dureza da amostra de água é permanente, tendo a presença de sulfatos e/ou cloretos de cálcio e magnésio que não são susceptíveis à fervura.
A dureza temporária pode ser reduzida por aquecimento, ela é provocada por sais de carbonatos e bicarbonato de cálcio e magnésio.
Após o aquecimento descartou-se o líquido na pia.
Referência Bibliográfica
http://www.kurita.com.br/adm/download/agua_dura_e_Abrandamento.pdf Consultado em 12 de julho.
http://www.revistatae.com.br/noticiaInt.asp?id=3688 Consultado em 12 de julho.
http://site.sabesp.com.br/site/interna/Default.aspx?secaoId=47 Consultado em 12 de julho.
http://www.usp.br/qambiental/tratamentoAgua.html Consultado em 12 de julho.
http://www.infoescola.com/geografia/tratamento-de-agua/ Consultado em 12 de julho.
http://www.mundovestibular.com.br/articles/80/1/DETERMINACAO-DA-DUREZA-DA-AGUA/Paacutegina1.html Consultado em 12 de julho. 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza_da_%C3%A1gua Acessado em 14 de julho.
http://www.suapesquisa.com/o_que_e/tratamento_agua.htm Acessado em 14 de Julho.
	CONCLUSÃO
O sistema de tratamento de água, um bem tão precioso quanto necessário, requer várias subdivisões, cada qual com sua finalidade específica e indispensável. O processo de tratamento de água é divido na maioria das vezes em 7 etapas, que são: Coagulação, Floculação, Decantação, Filtração, Desinfecção (Cloração), Fluoretação e Correção do pH. A finalidade deste tratamento é garantir que a água de consumo seja a mais limpa e saudável possível.
Pelos experimentos e pesquisas realizadas, a água dura pode ser classificada em três tipos, a temporária, a permanente e total (contendo sais de dureza temporária e permanente). Existem vários métodos para reduzir a dureza, no caso da água temporária, a dureza, pode ser eliminado pela fervura, já a água dura permanente, exige processos mais complexos como, por exemplo, foi efetuado na prática o método de precipitação química com Na2CO3, outro método utilizado em estações de tratamento é por trocaiônica utilizando uma resina iônica.
E como visto na prática de teste de dureza, pode-se identificar água dura utilizando sabão alcoólico, caso ocorra turvação, significa que a amostra possui íons de Ca2+ e Mg2+.